Metabolismo glucidicoMetabolismo glucidico

a-amilasisalivare e

pancreatica

maltotrioso maltosio glucosiodestrina

Digestione degli zuccheriDigestione degli zuccheri

maltotrioso maltosio glucosiodestrina

lattosio

amido

saccarosio

oligosaccaridasi

maltosiomaltotrioso

destrine

maltasi

saccarasi

lattasi galattosio

fruttosio

glucosio

superficie luminaledegli enterociti

glucosio-6-fosfato

glicogeno

riservautilizzazione

a scopi energeticigrassiglucosio

Utilizzazione del glucosio

glucosio-6-fosfato

piruvatoribosio-5-fosfato

glicolisigluconeogenesi

via deipentoso fosfati

Il glucosio viene trasportato dentro le cellule con unmeccanismo di diffusione facilitata in favore digradiente, che utilizza trasportatori proteici dellamembrana plasmatica, i GLUT (GLUcose Transportes).

Nel fegato, nel cervello e negli eritrociti il trasporto èindipendente da insulina.

Nel muscolo e nel tessuto adiposo il trasporto èdipendente da insulina. L’insulina favorisce ilreclutamento dei GLUT sulla membrana plasmatica

Il glucosio viene trasportato dentro le cellule con unmeccanismo di diffusione facilitata in favore digradiente, che utilizza trasportatori proteici dellamembrana plasmatica, i GLUT (GLUcose Transportes).

Nel fegato, nel cervello e negli eritrociti il trasporto èindipendente da insulina.

Nel muscolo e nel tessuto adiposo il trasporto èdipendente da insulina. L’insulina favorisce ilreclutamento dei GLUT sulla membrana plasmatica

dopo i pastisangue epatocita

insulina

induzione

sintesi delglicogeno

R nucleo

glucosio glucosio glucosio-6P

ATP ADP

glucochinasi

induzione

glicolisi

+

+

L’insulina è un ormone ipoglicemizzante secretodalle cellule β delle isole di Langerhans delpancreas.

L’insulina favorisce l’utilizzazione del glucosioda parte del fegato, attivando la glicolisi e laglicogenosintesi.

L’insulina favorisce anche l’ingresso del glucosionell’adipocita, indirizzandolo verso la glicolisi, enel muscolo, indirizzandolo verso laglicogenosintesi.

L’insulina è un ormone ipoglicemizzante secretodalle cellule β delle isole di Langerhans delpancreas.

L’insulina favorisce l’utilizzazione del glucosioda parte del fegato, attivando la glicolisi e laglicogenosintesi.

L’insulina favorisce anche l’ingresso del glucosionell’adipocita, indirizzandolo verso la glicolisi, enel muscolo, indirizzandolo verso laglicogenosintesi.

GlicolisiE’ una via metabolica di ossidazione parziale delglucosio, presente nel citoplasma di tutte le cellule.Da una molecola di glucosio (6 C) si ottengono duemolecole di acido piruvico (3 C).La degradazione del glucosio è accompagnata daproduzione di ATP e di NAD ridotto.Gli equivalenti riducenti del NAD possonoraggiungere la catena respiratoria del mitocondrioed essere trasferiti fino all’ossigeno, che vieneridotto ad H2O. Al trasferimento di elettroni èaccompagnata la produzione di ATP.

GlicolisiE’ una via metabolica di ossidazione parziale delglucosio, presente nel citoplasma di tutte le cellule.Da una molecola di glucosio (6 C) si ottengono duemolecole di acido piruvico (3 C).La degradazione del glucosio è accompagnata daproduzione di ATP e di NAD ridotto.Gli equivalenti riducenti del NAD possonoraggiungere la catena respiratoria del mitocondrioed essere trasferiti fino all’ossigeno, che vieneridotto ad H2O. Al trasferimento di elettroni èaccompagnata la produzione di ATP.

O H

OHH

OH

OH

H

H

O

H

CH2OH

H

O H

OHH

OH

OH

H

H

O

H

CH2OPO3

H

glucosio

ATP

ADP

esochinasiglucochinasi

2-

fruttosio-6-P

2-

Fase di attivazione del glucosioa spese di ATP

H

O CH2OH

OHO

OH

H

OH

H

O3POCH2

O H

OHH

OH

OH

H

H

O

H

CH2OPO3

H

H

O CH2OPO3

OHO

OH

H

OH

H

O3POCH2

glucosio-6-P

glucosio-6-Pisomerasi

ADP

fosfofruttochinasi

fruttosio-1,6-diP

ATP

2- 2-

fruttosio-6-P

2-

OHOH

H

O CH2OH

OHO

OH

H

OH

H

O3POCH2

Fase ossidativa

aldolasi

trioso-fosfatoisomerasi

CC OHHCH2O P

OHCH2O PC OCH2OH

CH2O PC OCO HC OHC

HOHH

CH2O P

Hfruttosio-1,6-diP(forma aperta)

gliceraldeide-3-P trioso-fosfatoisomerasi

NAD+

NADH+H+

gliceraldeide-3-fosfatodeidrogenasi

CC OHHCH2O P

OHCH2O PC OCH2OH

CC OHHCH2O P

O O P~

Pi

NAD+

NADH+H+

Pi

1,3-diP-glicerato

DHAP

Fase ossidativa: 1° fosforilazione a livello del substrato

CC OHHCH2O P

O O P~

ADPfosfoglicerato chinasi

ADP

1,3-diP-glicerato COOC OHHCH2O P

fosfoglicerato mutasi

3-P-glicerato-

COOC OHHCH2O P

ATPATP

3-P-glicerato- COO

C OHCH 2OH

P 2-P-glicerato-

2° fosforilazione a livello del substrato

COOC OHCH 2OH

P

enolasiH2OH2O

2-P-glicerato

-

COOC OCH2

P~

enolasiH2OH2O

fosfoenolpiruvato

- piruvato chinasi

ATPADP

COOCCH3

O

piruvato

-

COOCCH3

O

piruvato

- COOCCH3

HO H

lattato

lattatodeidrogenasi

NAD+NADH+H+

-

NAD+

citoplasma

mitocondrio

anaerobiosi

CO2CCH3

OSCoA~

NAD+

NADH+H+

CoASH

+

piruvatodeidrogenasi

acetil-CoA

aerobiosi

glucosio + ATP

glucosio -6P + ADP

fruttosio-6P

fruttosio-1P,6P

gliceraldeide-3P + diidrossiacetone-3P (DHP)

esochinasiglucochinasi

isomerasi

Glicolisi Fase 1: consumo di ATP

(6 C) glucosio + ATP

glucosio -6P + ADP

fruttosio-6P

fruttosio-1P,6P

gliceraldeide-3P + diidrossiacetone-3P (DHP)

fosfofruttochinasi

aldolasi

ATP

ADP

(3 C)(3 C)

gliceraldeide-3P DHP

acido-3-fosfoglicerico

acido-2-fosfoglicerico

acido fosfo enolpiruvico

acido piruvico

deidrogenasi

isomerasi

ADP+P

ATP

NAD+

NADH•H+

chinasi

Fase 2: produzione di ATPgliceraldeide-3P DHP

acido-3-fosfoglicerico

acido-2-fosfoglicerico

acido fosfo enolpiruvico

acido piruvico

isomerasi

enolasi

piruvatochinasi

ADP

ATPx 2

Tab. 18.1 - Bilancio energetico della glicolisi aerobia

+ 52 piruvato → 2 acetil-CoA + 2 CO2

+ 3-52 NADH+H+→ 2 NAD+

+ 4fruttosio-1,6-P → 2 piruvato

- 2glucosio → fruttosio-1,6-P

ATPTappa

+ 30-32ATP/glucosio ossidato

+ 52 piruvato → 2 acetil-CoA + 2 CO2

L’ossidazione completa del glucosio (C6H12O6)a 6 CO2 + 6 H2O

avviene con una resa netta di30-32 molecole di ATP

+ 202 acetil-CoA → 4 CO2

dopo i pastisangue epatocita

insulina

induzione

sintesi delglicogeno

R nucleo

glucosio glucosio glucosio-6P

ATP ADP

glucocinasi

induzione

glicolisi

+

+

IL GLICOGENO

legame α-1,6-glicosidico

legami α-1,4-glicosidici

O

O HOH

H

CH2OH

H

H

H

OH

O

O HOH

H

CH2OH

H

H

H

OH

O

legami α-1,4-glicosidici

O HOH

H

CH2OH

H

H

H

OH

OO

O HOH

H

CH2OH

H

H

H

OH

O

O HOH

HH

H

H

OH

O

CH2

O HOH

H

CH2OH

H

H

H

OH

O

La molecola di glicogeno offre numerosi puntidi accrescimento e di degradazione,

rappresentati dalle estremità non riducentidella molecola

I depositi più significativi sono quelli del fegatoe del muscolo.

Fegato- Il glicogeno del fegato ( 200-400 g perfegato) può variare notevolmente. Costituiscela riserva di glucosio per l’intero organismo emantiene costante la glicemia.

Muscolo- Il glicogeno dei muscoli vieneutilizzato dal muscolo stesso per fornirel’energia necessaria alla contrazione.

I depositi più significativi sono quelli del fegatoe del muscolo.

Fegato- Il glicogeno del fegato ( 200-400 g perfegato) può variare notevolmente. Costituiscela riserva di glucosio per l’intero organismo emantiene costante la glicemia.

Muscolo- Il glicogeno dei muscoli vieneutilizzato dal muscolo stesso per fornirel’energia necessaria alla contrazione.

Glicogenosintesi

E’ la via metabolica attraverso la quale una quota delglucosio-6P viene immagazzinata sotto forma diglicogeno.

G-6P G-1P

G-1P + UTP UDP-G + PP

UDP-G + glicogenoglucosio n glicogenoglucosio (n+1)

Il glicogeno verrà demolito a riformare glucosio-6P nellasuccessiva fase di digiuno.

Glicogenosintesi

E’ la via metabolica attraverso la quale una quota delglucosio-6P viene immagazzinata sotto forma diglicogeno.

G-6P G-1P

G-1P + UTP UDP-G + PP

UDP-G + glicogenoglucosio n glicogenoglucosio (n+1)

Il glicogeno verrà demolito a riformare glucosio-6P nellasuccessiva fase di digiuno.

glicogenosintetasi

fosfoglucomutasi

glucosio-6-P

glucosio-1-P

UDP-glucosio

glicogeno n

UDP

glicogeno sintetasi

O H

OHH

OH

OH

H

H

O

H

CH2O P

H

O H

O PHOH

H

O

H

CH2OH

H

uridina–P P P (UTP)~ ~

P–uridina~

O H

OPH

OH

OH

H

H

O

H

CH2OH

H

2 Pigucosio-1-P uridiltransferasi

UDP-glucosio

glicogeno n + 1

UDP

O HOH

H

CH2OH

H

H

H

OH

O14

O HOH

H

CH2OH

H

H

H

OH

OHO

14

legame α-1,4-glicosidico

1

O P

OHH

OH

G-6P

G-1P

UDP-glucosio

glicogenon+1

UTP

PP

insulina

+

dopo i pasti epatocita

R

G-6P

G-1P

UDP-glucosio

glicogenon+1

glicogenosintetasi a

glicogenosintetasi b

attiva

P

UTP

PP

dopo i pastisangue epatocita

insulina R

glicolisi

glucosio-6Pnon immagazzinato

in glicogeno

acidopiruvico

+

acidopiruvico

acetil-CoA

acidi grassitrigliceridi

VLDLtessutoadiposo

GLICOGENOLISIÈ la via metabolica che degrada il glicogeno a glucosio-6-fosfato

•Glicogeno fosforilasi

Glicogeno (n)+ H3PO4 glicogeno (n-1) + Glucosio-1-P

•Isomerasi

Glucosio-1-fosfato Glucosio-6-fosfato

GLICOGENOLISIÈ la via metabolica che degrada il glicogeno a glucosio-6-fosfato

•Glicogeno fosforilasi

Glicogeno (n)+ H3PO4 glicogeno (n-1) + Glucosio-1-P

•Isomerasi

Glucosio-1-fosfato Glucosio-6-fosfato

digiuno: glicogenolisisangue epatocita

glucagoneglicogeno

RATP

cAMP +

glicogenofosforilasi

(inattiva)

glicogenofosforilasi-P

(attiva)

glucosio glucosio glucosio-6Pfosfatasi

Il glucagone è un ormone iperglicemizzante secreto dalpancreas

glicogenofosforilasi-P

(attiva)

glicogeno n

glicogeno fosforilasiattiva

Pi

glicogeno n - 1

glucosio-6-Pfosfatasi

CH2OH CH2O P

glucosio

glucosio-1-P glucosio-6-P

fosfoglucomutasiglucosio-6-P

fosfatasi

Pi

O H

O PH

OH

OH

H

H

O

H

CH2OH

H

O H

OHH

OH

OH

H

H

O

H

CH2O P

H

Sintesi e degradazione del glicogeno

cAMP

digiuno: gluconeogenesisangue epatocita

glucagoneamminoacidiglucogeneticiR

ATP

cAMP

+

glucosioacido piruvico

ointermediciclo di Krebs

+

via inversadella glicolisi

G-6P

Trasformazione del piruvato in fosfoenolpiruvato

1.

Trasformazione del piruvato in fosfoenolpiruvato

2.

Il fegato ha un ruolo fondamentale nellaregolazione della glicemia.

Dopo i pasti, tramite l’azione dell’insulina,contribuisce all’abbassamento della glicemia,assumendo glucosio dal sangue ed utilizzandolo ascopi energetici e per la sintesi di glicogeno e digrassi.

Lontano dai pasti, tramite l’azione del glucagone,favorisce l’innalzamento della glicemia:1. Attingendo alla sua riserva di glicogeno perriformare glucosio.2. Operando la trasformazione di amminoacidiglucogenetici in glucosio.

Il fegato ha un ruolo fondamentale nellaregolazione della glicemia.

Dopo i pasti, tramite l’azione dell’insulina,contribuisce all’abbassamento della glicemia,assumendo glucosio dal sangue ed utilizzandolo ascopi energetici e per la sintesi di glicogeno e digrassi.

Lontano dai pasti, tramite l’azione del glucagone,favorisce l’innalzamento della glicemia:1. Attingendo alla sua riserva di glicogeno perriformare glucosio.2. Operando la trasformazione di amminoacidiglucogenetici in glucosio.

Sintesi del lattosio

lattosio + UDPglucosio:UDP-galattosil trasferasi

UDP-galattosio + glucosio

α-lattoalbumina+ progesterone-

+

prolattina

+-

Alta [glucosio] nel sangue

Secrezione insulina

Trasporto glucosioTrasporto glucosio Induzione glucocinasi

glicogenosintesiglicogenosintesi

MUSCOLO

glicolisi

ADIPOCITAFEGATO

glicolisi

Acido piruvico

Acetil-CoA

Acidi grassi-trigliceridi

VLDL

glicogenosintesi glicolisi

Glicerolo-3-P

TRIGLICERIDI

Bassa [glucosio] nel sangue

Aumento secrezione glucagone

Aumento[cAMP]

Aumento forme fosforilate deglienzimi

Attivazione glicogenolisi

Attivazione gluconeogenesi

Aumento glicemia

Adrenalina

Aumento[cAMP]

Aumento forme fosforilatedegli enzimi

Aumento glicogenolisi eglicolisi

Aumento produzione diATP

Contrazione muscolare

MUSCOLOFEGATO

Bassa [glucosio] nel sangue

Aumento secrezione glucagone

Aumento[cAMP]

Aumento forme fosforilate deglienzimi

Attivazione glicogenolisi

Attivazione gluconeogenesi

Aumento glicemia

Adrenalina

Aumento[cAMP]

Aumento forme fosforilatedegli enzimi

Aumento glicogenolisi eglicolisi

Aumento produzione diATP

Contrazione muscolare

fruttosio

fruttosio-1-P

gliceraldeide + diidrossiacetonefosfato

ATP

ADPfruttochinasi

aldolasi

ATP

UTILIZZAZIONE EPATICA DEL FRUTTOSIO

diidrossiacetonefosfato

gliceraldeide-3-PADP

ATPchinasi

aldolasi

fruttosio-1,6-P

glucosio-6-P

glicolisi

glicogeno

glucosio ematico

piruvato